納米電子學

第1章 緒論
1.1 引言
1.2 微電子技術現(xiàn)狀和極限
1.2.1 微電子技術的發(fā)展
1.2.2 傳統(tǒng)器件的基本極限
1.2.3 傳統(tǒng)集成電路進一步小型化的技術障礙
1.3 納米結構中的新現(xiàn)象
1.3.1 彈道輸運
1.3.2 相位干涉
1.3.3 普適電導漲落
1.3.4 弱局域化
1.3.5 載流子熱化
1.3.6 隧穿現(xiàn)象
1.3.7 單電子現(xiàn)象與庫侖阻斷
1.4 特征時間、空間尺度
1.4.1 特征長度
1.4.2 系統(tǒng)尺度與半導體材料特征參數(shù)
參考文獻
第2章 納米電子結構及其電子態(tài)
2.1 引言
2.2 低維限制系統(tǒng)
2.2.1 二維電子氣
2.2.2 一維限制系統(tǒng)
2.2.3 零維系統(tǒng)
2.2.4 量子點接觸
2.2.5 反點格子
2.2.6 超小隧道結
2.3 低維系統(tǒng)中電子態(tài)描述方法
2.3.1 引言
2.3.2 包絡函數(shù)方法
2.3.3 量子阱與準二維系統(tǒng)中的電子態(tài)
2.3.4 耦合量子阱與超晶格
2.3.5 摻雜異質結系統(tǒng)與自洽解
2.4 納米限制結構中的電子態(tài)
2.4.1 量子線中的電子態(tài)
2.4.2 量子點中的電子態(tài)
2.4.3 量子點中的電子統(tǒng)計
2.5 磁場對納米結構電子態(tài)的影響
2.5.1 磁場中的2DEG
2.5.2 處于磁場中的1D波導：邊沿態(tài)
2.5.3 磁場中的量子點
2.5.4 量子點的能譜
參考文獻
第3章 納米電子器件輸運理論
3.1 引言
3.2 隧穿理論
3.2.1 隧穿的波函數(shù)描述方法
3.2.2 隧穿時間
3.2.3 隧穿電流
3.2.4 量子化電荷隧穿
3.3 Landauer公式
3.3.1 單通道形式
3.3.2 多通道Landauer公式
3.3.3 Büttiker 公式
3.3.4 Landauer公式討論
3.4 納米結構中的量子化電導
3.4.1 實驗結果與定性解釋
3.4.2 絕熱輸運模型
3.4.3 溫度的效應
3.4.4 非均勻效應
3.4.5 非線性輸運
3.4.6 應用Landauer公式的條件
3.5 復雜納米結構中的輸運
3.5.1 引言
3.5.2 S矩陣組合方法
3.5.3 格林函數(shù)
3.5.4 模式匹配方法
3.5.5 拐彎波導的輸運
3.5.6 橫向共振隧穿
3.5.7 耦合波導
參考文獻
第4章 共振隧穿現(xiàn)象與器件
4.1 引言
4.2 半導體異質結構中的共振隧穿現(xiàn)象
4.2.1 結構與現(xiàn)象概述
4.2.2 共振隧穿機理
4.2.3 負微分電阻起源
4.3 共振隧穿器件輸運理論
4.3.1 引言
4.3.2 RTD相干隧穿理論
4.3.3 發(fā)射極態(tài)的量子化與2D 2D共振隧穿
4.3.4 雙勢阱異質結構共振隧穿
4.3.5 散射破壞相位干涉與相繼隧穿
4.4 RTD器件特性分析
4.4.1 引言
4.4.2 散射因素對器件性能的影響
4.4.3 瞬態(tài)特性分析 隧穿時間
4.4.4 材料和結構對器件性能的影響
4.5 RTD器件模型
4.5.1 電路模擬RTD器件模型
4.5.2 物理基礎RTD模型
4.6 共振隧穿器件的應用
4.6.1 RTD在高速電路中的應用
4.6.2 RTD在功能電路中的應用
參考文獻
第5章 單電子現(xiàn)象與器件
5.1 引言
5.1.1 單電荷現(xiàn)象產(chǎn)生條件
5.1.2 單電子系統(tǒng)的基本結構及類型
5.2 單電荷輸運的唯象理論
5.2.1 單電子隧穿率
5.2.2 相繼隧穿的主方程
5.2.3 高階隧穿過程
5.3 隧道結偏置方式
5.3.1 電流偏置單個隧道結
5.3.2 電壓偏置單電荷隧道結
5.3.3 充電能
5.3.4 單隧道結的局部與整體觀點
5.4 環(huán)境描述方法
5.4.1 經(jīng)典描述方法
5.4.2 LC電路的量子力學
5.4.3 與環(huán)境耦合隧道結系統(tǒng)的哈密頓量
5.5 單隧道結的電子隧穿率
5.5.1 隧穿哈密頓量
5.5.2 隧穿率計算
5.5.3 相位－相位相關函數(shù)和環(huán)境阻抗
5.5.4 P(E)的普遍性質
5.5.5 電流－電壓特性
5.5.6 低阻抗環(huán)境
5.5.7 高阻抗環(huán)境
5.6 環(huán)境耦合例子
5.6.1 單模式環(huán)境耦合
5.6.2 歐姆阻抗
5.6.3 具有有限品質因子的模型
5.6.4 傳輸線
5.6.5 LC傳輸線
5.6.6 RC傳輸線
5.7 雙隧道結系統(tǒng)
5.7.1 島電荷模式
5.7.2 網(wǎng)絡分析方法
5.7.3 雙隧道結系統(tǒng)隧穿率
5.7.4 低阻抗環(huán)境中的雙隧道結系統(tǒng)
5.7.5 高阻抗環(huán)境中的雙隧道結系統(tǒng)
5.7.6 雙隧道結系統(tǒng)的電流－電壓特性
5.7.7 庫侖臺階
5.8 單電子器件
5.8.1 小隧道結電路描述方法
5.8.2 單電子盒
5.8.3 單電子陷阱
5.8.4 單電子晶體管
5.8.5 單電子旋轉門
5.8.6 單電子泵
5.8.7 多隧道結電路
5.9 單電子器件在模擬電路中的應用
5.9.1 超靈敏電表
5.9.2 單電子能譜儀
5.9.3 直流電流標準
5.9.4 溫度標準
5.9.5 紅外輻射探測器
5.10 單電子器件在數(shù)字電路中的應用
5.10.1 邏輯電路
5.10.2 單電子存儲器
參考文獻
第6章 半導體量子點器件
6.1 引言
6.2 量子點系統(tǒng)的共振隧穿
6.2.1 低維共振隧穿結構
6.2.2 三維S矩陣理論
6.2.3 橫向模式守恒與不守恒共振隧穿
6.2.4 面積可變共振隧穿器件
6.2.5 三維限制對于隧穿特性的影響
6.2.6 通過單雜質態(tài)的隧穿
6.2.7 一維共振隧穿二極管
6.3 量子點系統(tǒng)的單電子現(xiàn)象
6.3.1 能級量子化對于單電子隧穿的影響
6.3.2 量子點庫侖振蕩周期
6.3.3 量子點庫侖振蕩幅值與線型
6.3.4 量子點非線性輸運
6.3.5 量子點其他輸運理論工作綜述
6.3.6 庫侖振蕩的線性響應
6.3.7 單個橫向量子點非線性輸運區(qū)
6.3.8 共振隧穿與庫侖阻塞的互相影響
6.4 耦合量子點系統(tǒng)
6.4.1 靜電耦合量子點
6.4.2 隧道耦合量子點
6.4.3 耦合量子點的譜技術
6.4.4 通過多量子點的相干隧穿
6.5 量子點輸運的交流特性
6.5.1 半導體量子點電子旋轉門
6.5.2 非絕熱區(qū)；Tien Gordon理論
6.5.3 量子點的光電流譜
6.5.4 雙量子點中的Rabi諧振
6.6 量子點計算
6.6.1 引言
6.6.2 QCA的量子模擬
6.6.3 QCA陣列開關
6.6.4 流水線（Pipelining）操作絕熱開關電路
6.6.5 QCA的可能實現(xiàn)方法
6.6.6 結論
參考文獻
第7章 納米CMOS技術
7.1 引言
7.2 納米CMOS器件面臨的挑戰(zhàn)
7.2.1 電源電壓和閾值電壓
7.2.2 柵氧化層
7.2.3 高場效應
7.2.4 雜質隨機分布效應
7.2.5 互連線延遲
7.3 納米CMOS的新器件結構〖WT〗
7.3.1 SOI CMOS
7.3.2 SiGe CMOS
7.3.3 低溫 CMOS
7.3.4 雙柵CMOS
7.3.5 環(huán)柵 CMOS
7.3.6 動態(tài)閾值CMOS
7.4 小結
參考文獻
第8章 納米電子結構與器件的噪聲
8.1 引言
8.1.1 納米器件穩(wěn)固性
8.1.2 介觀系統(tǒng)中的噪聲
8.2 納米器件中的散粒噪聲及其抑制
8.2.1 電流漲落
8.2.2 散粒噪聲的散射理論
8.2.3 簡單納米結構中的散粒噪聲
8.2.4 散粒噪聲的動力學理論
8.2.5 相位破壞、熱化和非彈性散射
8.2.6 傳導電荷統(tǒng)計
8.2.7 雙勢壘結構的散粒噪聲抑制
8.2.8 量子點中的散粒噪聲抑制
8.2.9 無序金屬中的散粒噪聲抑制
8.3 納米器件中的1/ f 噪聲〖WT〗
8.3.1 介觀系統(tǒng)中的1/ f 噪聲
8.3.2 單電子器件1/ f α 噪聲產(chǎn)生機理
8.4 單電子晶體管背景電荷噪聲控制
8.4.1 引言
8.4.2 BCN的一般特性
8.4.3 利用改變晶體管設計降低噪聲
8.4.4 討論
8.5 噪聲用于單電子電路可靠性表征
8.5.1 引言
8.5.2 Eb/N0BET特征
8.5.3 Eb/N0BER表征單電子電路可靠性
8.6 單電子器件低噪聲化技術
8.6.1 低噪聲化設計
8.6.2 噪聲分析與結論
8.7 單電子器件優(yōu)化設計技術
8.7.1 納米結構自加熱模型
8.7.2 單電子器件的電流特性
8.7.3 單電子器件中的電荷噪聲
8.7.4 單電子器件島尺寸綜合優(yōu)化技術
參考文獻
主要參考書目